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化工原理下（天津大学版）习题答案

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化工原理下（天津大学版）习题答案

第五章蒸馏

1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。

t（℃）80.1 85 90 95 100 105

x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236

0.11

解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据

查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P

B*，P A*，由于总压

P = 99kPa，则由x = (P-P B*)/(P A*-P B*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。

以t = 80.1℃为例x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962

同理得到其他温度下液相组成如下表

根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线

由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃

2.正戊烷（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 1

3.3kPa下该溶液的平衡数据。

温度C5H12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3

K C6H14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9

饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3

解：根据附表数据得出相同温度下C5H12（A）和C6H14（B）的饱和蒸汽压

以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时P B* = 1.3kPa

查得P A*= 6.843kPa

得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表

t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8

309.3 P A*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484

33.42548.873 53.200 89.000101.300

P B*(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300

15.694 26.600 33.250

利用拉乌尔定律计算平衡数据

平衡液相组成以260.6℃时为例

当t= 260.6℃时x = (P-P B*)/(P A*-P B*)

=（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1

平衡气相组成以260.6℃为例

当t= 260.6℃时y = P A*x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下

t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289

x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0

y 1 0.767 0.733 0.524 0 根据平衡数据绘出t-x-y曲线

3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2 的结果相比较。

解：①计算平均相对挥发度

理想溶液相对挥发度α= P A*/P B*计算出各温度下的相对挥发度：

t(℃) 248.0 251.0 259.1 260.6 275.1 276.9 279.0 289.0 291.7

304.8 309.3

α - - - - 5.291 5.563 4.178 - - - -

取275.1℃和279℃时的α值做平均αm= （5.291+4.178）/2 =

4.730

②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值

当x = 0.3835时，

y = 4.73×0.3835/[1+(4.73-1)×0.3835]= 0.746

同理得到其他y值列表如下

t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289

α 5.291 5.563 4.178

x 1 0.3835 0.3308 0.2085 0 y 1 0.746 0.700 0.555 0

③作出新的t-x-y'曲线和原先的t-x-y曲线如图

4.在常压下将某原料液组成为0.6（易挥发组分的摩尔）的两组溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3，试求两种情况下的斧液和馏出液组成。假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y =

0.46x + 0.549

解：①简单蒸馏

由ln(W/F)=∫x xF dx/(y-x) 以及气液平衡关系y = 0.46x + 0.549

得ln(W/F)=∫x xF dx/(0.549-0.54x) = 0.54ln[(0.549-0.54x

F)/(0.549-0.54x)]

∵汽化率1-q = 1/3则q = 2/3 即W/F = 2/3

∴ln(2/3) = 0.54ln[(0.549-0.54×0.6)/(0.549-0.54x)] 解得x =

0.498 代入平衡关系式y = 0.46x + 0.549 得

y = 0.804

②平衡蒸馏

由物料衡算Fx F = Wx + Dy

D + W = F 将W/F = 2/3代入得到

x F = 2x/3 + y/3 代入平衡关系式得

x = 0.509 再次代入平衡关系式得y = 0.783

5.在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四硫化碳所组成的混合液。已知原料液流量F为4000kg/h，组成x F为0.3（二硫化碳的质量分率，下同）。若要求釜液组成x W不大于0.05，馏出液回收率为88％。试求馏出液的流量和组分，分别以摩尔流量和摩尔分率表示。

解：馏出回收率= Dx D/Fx F = 88％得馏出液的质量流量Dx D =

Fx F 88％= 4000×0.3×0.88 = 1056kg/h

结合物料衡算Fx F = Wx W + Dx D

D + W = F 得x D = 0.943

馏出液的摩尔流量1056/(76×0.943) = 14.7kmol/h

以摩尔分率表示馏出液组成x D=

(0.943/76)/[(0.943/76)+(0.057/154)] = 0.97

6.在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇0.4与说.6（均为摩尔分率）的溶液，试求以下各种进料状况下的q值。（1）进料温度40℃；（2）泡点进料；（3）饱和蒸汽进料。

常压下甲醇-水溶液的平衡数据列于本题附表中。

温度t 液相中甲醇的气相中甲醇的温度t 液相中甲醇的气相中甲醇的

℃摩尔分率摩尔分率℃摩尔分率摩尔分率

100 0.0 0.0 75.3 0.40 0.729

96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779

93.5 0.04 0.234 71.2 0.60 0.825

91.2 0.06 0.304 69.3 0.70 0.870

89.3 0.08 0.365 67.6 0.80

0.915

87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.958

84.4 0.15 0.517 65.0 0.95 0.979

81.7 0.20 0.579 64.0 1.0 1.0

78.0 0.30 0.665

解：（1）进料温度40℃

75.3℃时，甲醇的汽化潜热r1 = 825kJ/kg

水蒸汽的汽化潜热r2 = 2313.6kJ/kg

57.6℃时，甲醇的比热C V1 = 2.784kJ/(kg·℃)

水蒸汽的比热C V2 = 4.178kJ/(kg·℃)

查附表给出数据当x A = 0.4时，平衡温度t = 75.3℃

∴40℃进料为冷液体进料

即将1mol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分

一部分是将40℃冷液体变成饱和液体的热量Q1，二是将

75.3℃饱和液体变成气体所需要的汽化潜热Q2，即q =

（Q1+Q2）/ Q2 = 1 + （Q1/Q2）

Q1 = 0.4×32×2.784×（75.3-40）= 2850.748kJ/kg Q2 = 825×0.4×32 + 2313.6×0.6×18 = 35546.88 kJ/kg

∴q = 1 +（Q1/Q2）= 1.08

（2）泡点进料

泡点进料即为饱和液体进料∴q = 1

（3）饱和蒸汽进料q = 0

7.对习题6中的溶液，若原料液流量为100kmol/h，馏出液组成为0.95，釜液组成为0.04（以上均为易挥发组分的摩尔分率），回流比为2.5，试求产品的流量，精馏段的下降液体流量和提馏段的上升蒸汽流量。假设塔内气液相均为恒摩尔流。

解：①产品的流量

由物料衡算Fx F = Wx W + Dx D

D + W = F 代入数据得

W = 60.44 kmol/h

∴产品流量 D = 100 – 60.44 = 39.56 kmol/h

②精馏段的下降液体流量L

L = DR = 2.5×39.56 = 98.9 kmol/h

③提馏段的上升蒸汽流量V'

40℃进料q = 1.08

V = V' + （1-q）F = D（1+R）= 138.46 kmol/h

∴ V' = 146.46 kmol/h

8.某连续精馏操作中，已知精馏段y = 0.723x + 0.263；提馏段y

= 1.25x – 0.0187

若原料液于露点温度下进入精馏塔中，试求原料液，馏出液和釜残液的组成及回流比。

解：露点进料q = 0

即精馏段y = 0.723x + 0.263 过（x D，x D）∴x D = 0.949 提馏段y = 1.25x –0.0187 过（x W ，x W）∴x W= 0.0748

精馏段与y轴交于[0 ，x D/（R+1）] 即x D/（R+1）= 0.263

∴R = 2.61

连立精馏段与提馏段操作线得到交点坐标为（0.5345 ，0.6490）

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化工原理第二版贾绍义 夏清版课后习题答案天津大学

化工原理第二版贾绍义 夏清版课后习题答案天津大学

化工原理课后习题答案

（夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.）

第一章 流体流动

2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/㎥ 的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ，

问至少需要几个螺钉？

分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力 即

P油 ≤ σ螺

解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762

150.307×103 N

σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n

P油 ≤ σ螺 得 n ≥ 6.23

取 n min= 7

至少需要7个螺钉

3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附

4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820Kg／㎥。试求当压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气管出口距离ｈ。

分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1´和4－4´为等压面，2－2´和3－3´为等压面，且1－1´和2－2´的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解

解：设插入油层气管的管口距油面高Δh

在1－1´与2－2´截面之间

P1 = P2 + ρ水银gR

∵P1 = P4 ，P2 = P3

且P3 = ρ煤油gΔh ， P4 = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）

联立这几个方程得到

ρ水银gR = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）-ρ煤油gΔh 即

ρ水银gR =ρ水gH + ρ煤油gh -ρ水gh 带入数据

天津大学化工原理必看

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化工原理(姚玉英) 习题解答

01章

概念

1．单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。

3．流体是由无数分子集团所组成的连续。

6．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的静压强。

7．以绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强。

10．当被测流体的绝对压强大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为压强表。

12．压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。

16．被测流体的绝对压强小于外界大气压强时，所用测压仪表称为真空表。

20．真空表上的读数表示被测流体的绝对压强低于大气压强的读数。

28．绝对压强等于大气压强与表压强之和。

35．真空度等于大气压强表压强绝对压强。

37．单位时间内流过管道任意截面的流体量称为流量。

39．单位时间内流体在流动方向上所流过的距离称为流速。

43．柏努利方程式中的gz项表示单位质量流体所具有的位能，项表示单位质量流体所具有的动能，项表示单位质量流体所具有的静压能，we项表示单位质量流体通过泵（或其他输送设备）所获得的能量，称为有效功， 项表示单位质量流体因克服流动阻力而损失的能量。

55．流体在直管中流动，当Re≤2000时，流体的流动类型属于层流，当Re≥4000时，流体的流动类型属于湍流，当2000＜Re＜4000时，流体的流动类型属于不稳定的过渡区。

62．流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。

64．流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动。

66．流体在圆管内层流流动时，平均速度是最大速度的一半。

80．对于非圆形管，当量直径等于四倍的流通截面积除以润湿周边。

81．层流与湍流的本质区别是层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。

二、简答题

3．简述层流与湍流的区别。

流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合。流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动，并相互碰撞，产生大大小小的漩涡。

化工原理试题库答案(上册_总)2

化工原理试题库答案(上册_总)2

1 化工原理试题库（上册）

第一章 流体流动

一、 选择题

1. 连续操作时，物料衡算通式中的过程积累量GA为（ A ）。

A.零 B.正数 C.负数 D.任意值

2. 热量衡算中，物料的焓为相对值，通常规定（ A ）的焓为零。

A.0℃液体 B.0℃气体 C.100℃液体 D.100℃气体

3. 流体阻力的表现，下列阐述错误的是（ D ）。

A.阻力越大，静压强下降就越大 B.流体的粘度越大，阻力越大

C.流体的流动状况是产生流体阻力的根本原因 D.流体的内摩擦力在流体激烈流动时不存在

4. 压强的具有专门名称的国际单位是Pa，用基本单位表示是（ C ）。

A.atm B.mmHg C.Kg/m.s2 D.N/m2

5. 水在直管中流动，现保持流量不变，增大管径，则流速（ B ）。

A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断

6. 对可压缩流体，满足( C )条件时，才能应用柏努力方程求解。

A.)%(20ppp121式中压强采用表压表示 B. )%(01ppp121式中压强采用表压表示

C.)%(20ppp121式中压强采用绝压表示 D. )%(01ppp121式中压强采用绝压表示

7. 判断流体的流动类型用（ C ）准数。

A.欧拉 B.施伍德 C.雷诺 D.努塞尔特

8. 流体在圆形直管中滞流流动时的速度分布曲线为( B )。

A.直线 B.抛物线 C.双曲线 D.椭圆线

9. 增大流体的流量，则在孔板流量计的孔板前后形成的压强差（ A ）。

化工原理试题库(总)

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1 化工原理试题库

第1章 流体流动

一、 选择题

1. 连续操作时，物料衡算通式中的过程积累量GA为（ ）。

A、零 B、正数 C、负数 D、任意值

2. 热量衡算中，物料的焓为相对值，通常规定（ ）的焓为零。

A、0℃液体 B、0℃气体 C、100℃液体 D、100℃气体

3. 流体阻力的表现，下列阐述错误的是（ ）。

A、阻力越大，静压强下降就越大 B、流体的粘度越大，阻力越大

C、流体的流动状况是产生流体阻力的根本原因

D、流体的内摩擦力在流体激烈流动时不存在

4. 压强的具有专门名称的国际单位是Pa，用基本单位表示是（ ）。

A、atm B、mmHg C、Kg/m.s2 D、N/m2

5. 水在直管中流动，现保持流量不变，增大管径，则流速（ ）。

A、增大 B、减小 C、不变 D、无法判断

6. 4.对不可压缩流体，满足 条件时，才能应用柏努力方程求解。

A、)%(20ppp121式中压强采用表压表示

B、)%(01ppp121式中压强采用表压表示

C、)%(20ppp121式中压强采用绝压表示

D、 )%(01ppp121式中压强采用绝压表示

7. 判断流体的流动类型用（ ）准数。

A、欧拉 B、施伍德 C、雷诺 D、努塞尔特

8. 流体在圆形直管中滞流流动时的速度分布曲线为 。

A、直线 B、抛物线 C、双曲线 D、椭圆线

9. 增大流体的流量，则在孔板流量计的孔板前后形成的压强差（ ）。